Đánh Giá Khả Năng Phát Triển Điện Gió Nối Lưới Tại Khu Vực Ven Biển Ninh Thuận Và Bình Thuận

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus đánh giá khả năng phát triển điện gió nối lưới tại khu vực ven biển ninh thuận và bình thuận, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đặng Thị Hải Linh
• Người hướng dẫn: Gs. Hoàng Xuân Cơ
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Phát Triển Điện Gió Nối Lưới Tại Khu Vực Ven Biển Ninh Thuận Và Bình Thuận
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 0.1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 0.2. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
• 0.2.1. Năng lượng gió
• 0.2.2. Ứng dụng năng lượng gió trên Thế giới
• 0.3. KHÁI QUÁT NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
• 0.4. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM
• 0.4.1. Hiện trạng phát triển điện gió nối lưới tại Việt Nam
• 0.4.2. Quy hoạch phát triển điện gió
• 0.5. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 0.5.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hoá, xã hội tỉnh Ninh Thuận
• 0.5.2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hoá, xã hội tỉnh Bình Thuận
• 0.6. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 0.6.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 0.6.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 0.6.2.1. Phương pháp chọn lọc, tổng hợp tài liệu thứ cấp
• 0.6.2.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
• 0.6.2.3. Phương pháp khảo sát, điều tra thực địa, thu thập thông tin
• 0.6.2.4. Phương pháp tính toán mô hình
• 0.7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 0.8. QUY TRÌNH XÂY DỰNG MỘT DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ
• 0.9. MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN THUẬN LỢI CHO PHÁT TRIỂN CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ NỐI LƯỚI TẠI BÌNH THUẬN VÀ NINH THUẬN
• 0.9.1. Tiềm năng năng lượng gió
• 0.9.2. Hiện trạng phát triển điện gió tại Ninh Thuận, Bình Thuận
• 0.9.3. Công nghệ tua-bin gió phát triển
• 0.9.4. Cơ chế, chính sách hỗ trợ phát triển điện gió
• 0.10. NHỮNG KHÓ KHĂN TRONG PHÁT TRIỂN CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ NỐI LƯỚI TẠI BÌNH THUẬN VÀ NINH THUẬN
• 0.10.1. Giá bán điện còn thấp
• 0.10.2. Quy hoạch chưa đồng bộ
• 0.10.3. Nguồn nhân lực
• 0.10.4. Nội địa hoá công nghệ chưa theo kịp sự phát triển điện gió quốc gia
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
• 1.1.1. Năng lượng gió
• 1.1.2. Ứng dụng năng lượng gió trên Thế giới
• 1.2. KHÁI QUÁT NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
• 1.3. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM
• 1.3.1. Hiện trạng phát triển điện gió nối lưới tại Việt Nam
• 1.3.2. Quy hoạch phát triển điện gió
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tiềm Năng Phát Triển Điện Gió Tại Ninh Thuận Và Bình Thuận

Ninh Thuận và Bình Thuận là hai tỉnh ven biển có tiềm năng lớn về năng lượng gió. Theo các nghiên cứu, khu vực này được đánh giá có tốc độ gió trung bình cao, phù hợp cho việc phát triển các dự án điện gió nối lưới. Việc khai thác tiềm năng điện gió không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Đánh Giá Tiềm Năng Năng Lượng Gió Tại Ninh Thuận

Ninh Thuận có nhiều khu vực với tốc độ gió trung bình từ 6,5 đến 7,5 m/s, cho thấy khả năng phát triển điện gió rất khả thi. Các nghiên cứu cho thấy, khu vực này có thể cung cấp một lượng lớn điện năng cho lưới điện quốc gia.

1.2. Đánh Giá Tiềm Năng Năng Lượng Gió Tại Bình Thuận

Bình Thuận cũng không kém cạnh với tốc độ gió tương tự như Ninh Thuận. Các dự án điện gió tại đây đã được triển khai và cho thấy hiệu quả kinh tế cao, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

II. Những Thách Thức Trong Phát Triển Điện Gió Nối Lưới Tại Ninh Thuận Và Bình Thuận

Mặc dù có tiềm năng điện gió lớn, nhưng việc phát triển các dự án điện gió nối lưới tại Ninh Thuận và Bình Thuận vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như chính sách hỗ trợ chưa đồng bộ, chi phí đầu tư cao và thiếu nguồn nhân lực chất lượng là những rào cản lớn.

2.1. Chính Sách Phát Triển Điện Gió Chưa Đồng Bộ

Chính sách phát triển điện gió tại Việt Nam còn nhiều bất cập. Việc thiếu các quy định rõ ràng về giá mua điện và hỗ trợ đầu tư khiến nhiều nhà đầu tư e ngại khi tham gia vào thị trường này.

2.2. Chi Phí Đầu Tư Cao Và Thiếu Nguồn Nhân Lực

Chi phí đầu tư cho các dự án điện gió thường rất cao, trong khi nguồn nhân lực có chuyên môn về công nghệ này còn hạn chế. Điều này gây khó khăn cho việc triển khai và vận hành các dự án một cách hiệu quả.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tiềm Năng Điện Gió Tại Ninh Thuận Và Bình Thuận

Để đánh giá tiềm năng điện gió, các phương pháp nghiên cứu hiện đại đã được áp dụng. Việc sử dụng mô hình WAsP giúp tính toán chính xác sản lượng điện có thể thu được từ các tua-bin gió tại khu vực này.

3.1. Sử Dụng Mô Hình WAsP Để Tính Toán Sản Lượng Điện

Mô hình WAsP cho phép dự đoán sản lượng điện từ các tua-bin gió dựa trên dữ liệu gió thực tế. Kết quả cho thấy, Ninh Thuận và Bình Thuận có thể sản xuất một lượng điện lớn từ năng lượng gió.

3.2. Phân Tích Dữ Liệu Gió Từ Các Trạm Đo

Việc thu thập và phân tích dữ liệu gió từ các trạm đo là rất quan trọng. Các số liệu này giúp xác định vị trí lắp đặt tua-bin gió một cách hiệu quả nhất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Điện Gió Tại Ninh Thuận Và Bình Thuận

Các dự án điện gió tại Ninh Thuận và Bình Thuận đã bắt đầu đi vào hoạt động, mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường. Việc phát triển năng lượng tái tạo này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nhiều việc làm cho người dân địa phương.

4.1. Lợi Ích Kinh Tế Từ Các Dự Án Điện Gió

Các dự án điện gió đã tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách địa phương, đồng thời tạo ra nhiều việc làm cho người dân. Điều này góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế khu vực.

4.2. Tác Động Môi Trường Tích Cực Của Điện Gió

Việc phát triển năng lượng gió giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Điện Gió Tại Ninh Thuận Và Bình Thuận

Tương lai của điện gió tại Ninh Thuận và Bình Thuận rất hứa hẹn. Với tiềm năng lớn và sự hỗ trợ từ chính phủ, các dự án điện gió nối lưới có thể phát triển mạnh mẽ trong thời gian tới.

5.1. Triển Vọng Phát Triển Điện Gió Trong Tương Lai

Dự báo rằng trong những năm tới, Ninh Thuận và Bình Thuận sẽ trở thành trung tâm của năng lượng gió tại Việt Nam, với nhiều dự án lớn được triển khai.

5.2. Cần Thiết Phát Triển Chính Sách Hỗ Trợ

Để phát triển bền vững, cần có các chính sách hỗ trợ rõ ràng và đồng bộ từ chính phủ. Điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà đầu tư tham gia vào lĩnh vực điện gió.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu tiêu thụ năng lượng toàn cầu và tại Việt Nam đang gia tăng với tốc độ trên 10% mỗi năm, trong khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống ngày càng cạn kiệt và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Theo các đánh giá của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam sở hữu tiềm năng năng lượng gió vượt trội nhất khu vực Đông Nam Á, với 8,6% diện tích lãnh thổ được xếp hạng tiềm năng từ tốt đến rất tốt để xây dựng các nhà máy điện gió quy mô công nghiệp, vượt xa mức 0,2% của Thái Lan và 2,9% của Lào. Tính đến cuối năm 2016, tổng công suất lắp đặt điện gió toàn cầu đã đạt 486,79 GW, tuy nhiên tại Việt Nam con số vận hành thực tế mới chỉ dừng lại ở mức 159,8 MW trên toàn quốc.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là giải quyết bài toán thiếu hụt cơ sở dữ liệu vi khí hậu chi tiết và đánh giá toàn diện tính khả thi kỹ thuật - kinh tế cho các dự án điện gió nối lưới. Mục tiêu cụ thể của đề tài bao gồm: xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu gió chuẩn hóa; ứng dụng mô hình số trị để tính toán sản lượng điện hàng năm của các dòng tua-bin hiện đại; và đánh giá tổng thể khả năng phát triển các trang trại gió nối lưới tại khu vực ven biển hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dải ven biển Ninh Thuận và Bình Thuận với chuỗi số liệu quan trắc thực địa liên tục từ năm 2005 đến năm 2016. Về mặt khoa học và thực tiễn, kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chuẩn xác, góp phần hiện thực hóa mục tiêu đạt 800 MW điện gió vào năm 2020 và 6.000 MW vào năm 2030 theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia, đồng thời giảm phát thải hàng triệu tấn khí nhà kính mỗi năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết khí động lực học khí quyển và lý thuyết chuyển đổi động năng dòng khí thành cơ năng và điện năng thông qua hệ thống tua-bin gió. Quá trình biến thiên tốc độ gió theo phương thẳng đứng tuân theo quy luật hàm mũ của Hellmann kết hợp với định luật phân bố xác suất Weibull để mô tả mật độ phân bố tốc độ gió theo thời gian.

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm:

1. Mật độ năng lượng gió: Công suất động năng dòng khí đi qua một đơn vị diện tích mặt phẳng vuông góc với hướng gió (đo bằng Watt trên mét vuông).
2. Đường cong công suất tua-bin: Hàm số thể hiện công suất điện phát ra tương ứng với từng mức vận tốc gió từ điểm khởi động (cut-in) đến điểm ngắt (cut-out).
3. Sản lượng điện hàng năm (AEP): Tổng điện năng thực tế một tua-bin hoặc trang trại gió sản xuất và phát lên lưới trong chu kỳ 8.760 giờ mỗi năm (tính bằng GWh hoặc MWh).
4. Tổn thất hiệu ứng che chắn (wake effect): Mức độ suy giảm năng lượng gió khi dòng khí đi qua các hàng tua-bin bố trí liên tiếp trong trang trại gió.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm chuỗi số liệu quan trắc khí tượng bề mặt và dữ liệu đo gió tự động tại các trạm Tuy Phong, Bắc Bình, Tiến Thành, Phước Minh và Nhà máy Điện gió Phú Lạc. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 52.560 bản ghi đo gió định kỳ 10 phút một lần liên tục trong chu kỳ 12 tháng tại các độ cao 12m, 40m, 60m và 85m. Phương pháp chọn mẫu là quan trắc vi khí hậu liên tục theo tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC 61400-12-1), đảm bảo tính đại diện tuyệt đối cho chế độ gió mùa Đông Bắc và Tây Nam.

Phương pháp phân tích số trị sử dụng phần mềm WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program) do Phòng Thí nghiệm Quốc gia Risø (Đan Mạch) phát triển. Lý do lựa chọn WAsP là vì mô hình này có khả năng xử lý xuất sắc bài toán ngoại suy phân bố gió theo không gian 3 chiều, tích hợp hiệu quả bản đồ độ cao số (DEM), lớp phủ địa hình, độ nhám bề mặt và các vật cản thực tế.

Quy trình nghiên cứu mô phỏng thử nghiệm được áp dụng trên 2 dòng tua-bin tiêu biểu: Fuhrländer FL MD 77 công suất 1,5 MW (chiều cao tâm quay 85m, đường kính cánh 77m) và Vestas V100 công suất 2,0 MW (chiều cao tâm quay 95m, đường kính cánh 100m) trong mốc thời gian hoàn thiện dữ liệu từ năm 2017 đến năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm và chạy mô hình WAsP đã mang lại 4 phát hiện khoa học mang tính đột phá:

Thứ nhất, tiềm năng gió tại Ninh Thuận thuộc nhóm cao nhất cả nước với tốc độ gió trung bình năm tại độ cao 60m đạt 7,7 m/s ở khu vực Phước Minh (huyện Thuận Nam), mật độ năng lượng đạt từ 400 đến 500 W/m². Tốc độ gió duy trì ổn định trong 10 tháng mỗi năm ở dải vận tốc lý tưởng từ 6,4 đến 9,6 m/s, cao hơn mức trung bình chung của khu vực duyên hải khoảng 22%.

Thứ hai, tại Bình Thuận, tài nguyên gió ven biển thể hiện tính ổn định vượt trội. Tốc độ gió trung bình tại trạm Tuy Phong ở độ cao 60m đạt 6,79 m/s và tại trạm đo Nhà máy điện gió Phú Lạc ở độ cao 85m đạt trung bình 7,89 m/s trong giai đoạn 2013-2016. Hướng gió thịnh hành phân bổ rõ rệt theo hai mùa chính: Đông Bắc (tháng 11 đến tháng 3) và Tây Nam (tháng 5 đến tháng 11).

Thứ ba, sự khác biệt rõ nét về hiệu quả chuyển đổi năng lượng giữa các thế hệ tua-bin. Tua-bin Vestas V100 2,0 MW với đường kính cánh lớn 100m và vận tốc khởi động thấp 3,0 m/s mang lại sản lượng điện hàng năm (AEP) cao hơn từ 28% đến 35% so với dòng tua-bin Fuhrländer FL MD 77 1,5 MW có vận tốc khởi động 5,0 m/s khi đặt trong cùng một điều kiện địa hình và tốc độ gió.

Thứ tư, tính đến giữa năm 2017, Bình Thuận đã thu hút 19 dự án với tổng công suất đăng ký 1.192,5 MW, trong đó 60 MW đã phát điện thương mại; Ninh Thuận đã chính thức khởi công 3 đại dự án với tổng công suất trên 137 MW, điển hình là dự án Điện gió Trung Nam (90 MW, sản lượng 259,7 triệu kWh/năm) và Đầm Nại (quy mô 9,6 ha).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên tiềm năng gió vượt trội tại Ninh Thuận và Bình Thuận bắt nguồn từ vị trí địa lý đặc thù nằm ở điểm cuối của dãy Trường Sơn, nơi các dãy núi cao nhô sát ra biển tạo thành hành lang hội tụ gió tự nhiên và đón trọn hoàn lưu gió mùa Đông Nam Á. Khu vực này có nền nhiệt cao, ít bão nhiệt đới trực tiếp đổ bộ (chiếm chưa đầy 5% tổng số cơn bão trên Biển Đông), tạo điều kiện an toàn tuyệt đối cho tua-bin vận hành quanh năm.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa thông qua hệ thống biểu đồ hoa gió (wind rose) 12 hướng, bản đồ đẳng trị phân bố tốc độ gió WAsP với độ phân giải không gian 200m và đồ thị đường cong công suất kết hợp AEP. Khi so sánh với nghiên cứu năm 2001 của Ngân hàng Thế giới (ước tính diện tích tiềm năng gió Việt Nam đạt 513.360 MW ở độ cao 65m) và cập nhật năm 2011 ở độ cao 80m (26.763 MW trên 2.676 km²), kết quả của luận văn phản ánh độ tin cậy thực chứng cao hơn nhờ sử dụng dữ liệu đo tháp vi khí hậu thực tế thay vì hoàn toàn phụ thuộc vào mô hình hoàn lưu chung Mesomap.

Ý nghĩa thực tiễn chỉ ra rằng việc nâng chiều cao trụ tháp từ 65m lên 85m - 95m giúp tăng sản lượng điện thu hồi từ 18% đến 24%, bù đắp chi phí đầu tư ban đầu và nâng cao hiệu quả tài chính của dự án.

Đề xuất và khuyến nghị

Để phát triển bền vững nguồn điện gió nối lưới tại Ninh Thuận và Bình Thuận, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

1. Điều chỉnh cơ chế giá mua điện (FIT): Đề nghị Bộ Công Thương và Chính phủ ban hành biểu giá hỗ trợ mới, tăng giá mua điện gió nối lưới trên đất liền từ mức 7,8 UScents/kWh lên khoảng 8,5 đến 9,8 UScents/kWh trong giai đoạn 2018-2020. Mục tiêu nhằm đảm bảo tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR) của các dự án đạt trên 12%, kích thích dòng vốn đầu tư tư nhân và quốc tế.

2. Nâng cấp hạ tầng truyền tải và lưới điện đồng bộ: Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) cần ưu tiên bố trí nguồn vốn xây dựng các trạm biến áp 220kV, 500kV và đường dây truyền tải liên vùng tại khu vực Thuận Bắc, Ninh Phước và Tuy Phong trong lộ trình 2018-2022. Giải pháp này giúp giải tỏa 100% công suất phát điện, khống chế tỷ lệ cắt giảm công suất (curtailment) dưới mức 3%.

3. Tối ưu hóa quy hoạch sử dụng đất và khảo sát vi mô: Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận phối hợp Sở Tài nguyên và Môi trường rà soát, tích hợp 2.676 km² đất tiềm năng gió vào quy hoạch không gian biển và đất liền đến năm 2025; bắt buộc các chủ đầu tư thực hiện đo gió chuẩn hóa tối thiểu 12 tháng liên tục bằng cột đo đạt chuẩn IEC trước khi phê duyệt báo cáo khả thi.

4. Nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và phát triển nhân lực chuyên sâu: Bộ Khoa học và Công nghệ cùng các viện nghiên cứu hỗ trợ doanh nghiệp cơ khí trong nước tiếp nhận chuyển giao công nghệ sản xuất cột tháp thép, móng trụ và thiết bị điện phụ trợ, nâng tỷ lệ nội địa hóa lên 30-40% trước năm 2025; đồng thời đào tạo ít nhất 1.500 kỹ sư và kỹ thuật viên vận hành bảo dưỡng chuyên nghiệp tại chỗ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Doanh nghiệp và nhà đầu tư năng lượng tái tạo: Nhận diện chính xác tọa độ tiềm năng gió cao, tiếp cận phương pháp tính toán sản lượng điện thực tế AEP và cơ sở khoa học để lựa chọn dòng tua-bin có dải công suất từ 1,5 MW đến 2,0 MW phù hợp điều kiện địa hình.

2. Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách: Các đơn vị như Bộ Công Thương, Cục Điện lực và Năng lượng tái tạo, Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận có thêm cơ sở dữ liệu định lượng phục vụ công tác quy hoạch phát triển điện lực, thẩm định cấp phép và ban hành chính sách giá điện.

3. Đơn vị tư vấn thiết kế và thẩm định kỹ thuật: Kỹ sư dự án có thể áp dụng trực tiếp quy trình chuẩn 4 giai đoạn trong phát triển điện gió và phương pháp thiết lập thông số mô hình WAsP để tính toán tổn thất bóng tháp, hiệu ứng che chắn và tối ưu hóa vị trí định vị trụ gió.

4. Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành Môi trường - Năng lượng: Tài liệu tham khảo học thuật chuẩn mực về phân tích khí tượng năng lượng, đánh giá tài nguyên thiên nhiên và giải pháp giảm nhẹ biến đổi khí hậu trong các chương trình đào tạo sau đại học.

Câu hỏi thường gặp

1. Tiềm năng vận tốc gió tại Ninh Thuận và Bình Thuận có đáp ứng tiêu chuẩn thương mại quốc tế không? Hoàn toàn đáp ứng. Vận tốc gió trung bình năm tại các khu vực khảo sát đạt từ 6,71 m/s đến 7,89 m/s ở độ cao 60m - 85m, với mật độ năng lượng đạt 400 - 500 W/m². Đây là mức thông số đạt chuẩn thương mại loại 1 theo thang phân loại quốc tế để lắp đặt các tua-bin công suất lớn từ 2,0 MW trở lên.

2. Vai trò cốt lõi của phần mềm WAsP trong dự án điện gió là gì? Phần mềm WAsP tiếp nhận chuỗi dữ liệu thô đo 10 phút một lần và bình đồ địa hình số để ngoại suy chính xác trường gió theo chiều đứng và ngang. Mô hình giúp tính toán sản lượng AEP, tỷ lệ hao hụt do hiệu ứng che chắn và hỗ trợ xác định tọa độ lắp đặt tối ưu cho từng trụ tua-bin trong trang trại.

3. Tại sao tua-bin Vestas V100 lại đạt hiệu suất cao hơn dòng Fuhrländer FL MD 77? Tua-bin Vestas V100 sở hữu đường kính cánh quạt 100m, diện tích quét gió lớn hơn và chiều cao tâm quay 95m (đón được lớp gió mạnh hơn ở tầng cao). Cùng với tốc độ khởi động chỉ 3,0 m/s so với 5,0 m/s của FL MD 77, dòng máy này sản sinh năng lượng nhiều hơn từ 28% đến 35% mỗi năm.

4. Khó khăn lớn nhất của các dự án điện gió nối lưới tại Việt Nam giai đoạn này là gì? Rào cản lớn nhất là cơ chế giá mua điện 7,8 UScents/kWh theo Quyết định 37/2011/QĐ-TTg còn thấp so với tổng mức đầu tư bình quân khoảng 2,0 đến 2,2 triệu USD cho mỗi MW công suất. Bên cạnh đó, tốc độ phát triển lưới điện truyền tải chưa theo kịp công suất phát điện của các dự án.

5. Quy hoạch điện lực quốc gia đặt mục tiêu công suất điện gió như thế nào? Theo Quy hoạch điện lực quốc gia điều chỉnh, mục tiêu tổng công suất điện gió toàn quốc là nâng từ mức 140 MW lên 800 MW vào năm 2020 (chiếm 0,8% sản lượng điện), đạt 2.000 MW vào năm 2025 (chiếm 1,0%) và chạm mốc 6.000 MW vào năm 2030 (chiếm 2,1% tổng cơ cấu nguồn điện).

Kết luận

• Luận văn đã thiết lập thành công cơ sở dữ liệu vi khí hậu chuẩn xác, chứng minh khu vực ven biển Ninh Thuận và Bình Thuận sở hữu vận tốc gió trung bình năm từ 6,79 m/s đến 7,89 m/s ở tầng cao 60m - 85m, thuộc nhóm giàu tiềm năng nhất Đông Nam Á.
• Đã ứng dụng hiệu quả mô hình WAsP kết hợp đường cong công suất thực tế để lượng hóa sản lượng điện AEP, chứng minh dòng tua-bin thế hệ mới đường kính cánh 100m giúp gia tăng từ 28% đến 35% hiệu suất phát điện.
• Đóng góp khoa học then chốt là xây dựng quy trình kỹ thuật đánh giá tiềm năng điện gió 4 bước chuẩn hóa, tạo công cụ tin cậy cho các nhà đầu tư và cơ quan thẩm định dự án nối lưới.
• Đề ra lộ trình 2018-2025 về hoàn thiện cơ chế giá điện FIT, nâng cấp lưới truyền tải 220kV/500kV và thúc đẩy tỷ lệ nội địa hóa thiết bị cơ khí đạt 30-40%.
• Các chủ đầu tư và cơ quan quản lý cần nhanh chóng ứng dụng bộ dữ liệu vi mô của nghiên cứu để triển khai đồng bộ các cụm dự án điện gió thương mại, hiện thực hóa mục tiêu 6.000 MW năng lượng sạch quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1. Năng lượng gió Gió được hình thành từ sự dịch chuyển các khối không khí từ nơi có nhiệt độ, áp suất cao sang nơi có nhiệt độ và áp suất thấp do sự chênh lệch về nhiệt độ và áp suất [31].

Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho nhiệt độ và áp suất không khí tại các vùng trên Trái Đất là khác nhau như giữa xích đạo và hai cực hay giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất. Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa. Ngoài ra, do bị ảnh hưởng của hiệu ứng Coriolis nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu [31]. Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất.

Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời [10]. Ứng dụng năng lượng gió trên Thế giới Năng lượng của gió được nhận biết thông qua các hiện tượng cụ thể như làm diều bay lên, lay cây cối, làm dịch chuyển thuyền buồm, làm quay cối xay gió… Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên. Năng lượng gió đã được con người phát hiện và ứng dụng rất sớm trong việc thay thế cho sức lao động của con người [12]. Sự ra đời của những chiếc cối xay gió đánh dấu bước phát triển đầu tiên trong ứng dụng năng lượng gió, chuyển đổi từ động năng của gió thành cơ năng để phục vụ cho việc xay ngũ cốc và bơm nước.

Công nghệ khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng lên, do đó hướng nghiên cứu năng lượng tái tạo, trong đó có năng 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] lượng gió được chú trọng. Những nghiên cứu về năng lượng gió đã hình thành và phát triển, đưa ra nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như kinh tế, du lịch, chính trị… Ngày nay, ứng dụng được quan tâm nhiều của năng lượng gió là sản xuất điện gió, đặc biệt là từ sau cuộc khủng hoảng dầu lửa thập niên 70 thế kỉ 20. Hình 1: Tổng công suất lắp đặt điện gió trên thế giới giai đoạn 2001-2016 [23] Theo báo cáo Năng lượng gió thế giới năm 2016 của Hội đồng năng lượng gió toàn cầu (GWEC- Global Wind Energy Council), tính đến cuối năm 2016, tổng công suất lắp đặt điện gió trên toàn thế giới là 486,79GW, liên tục tăng nhanh qua các năm (hình 1). Công suất lắp đặt mới điện gió luôn đạt trên 35.000MW từ năm 2009, đặc biệt trong năm 2015, công suất lắp đặt mới lên tới 63.

Hình 2: Công suất lắp đặt điện gió mới trên thế giới từ 2001 đến 2016 [23] 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Bảng 1: Danh sách 10 quốc gia đứng đầu về tổng công suất lắp đặt trên thế giới [26] Tổng SCLĐ đến tháng Tổng CSLĐ mới so với STT Quốc gia 12/2016 năm 2016 1 Trung Quốc 168.612 5 Tây Ban Nha 23.257 - Hình 3: Danh sách 10 quốc gia có tổng công suất lắp đặt (phải) và công suất lắp đặt mới (trái) về điện gió cao nhất thế giới năm 2016 [26] Danh sách nhóm 10 quốc gia dẫn đầu về tổng công suất lắp đặt cũng như công suất lắp đặt mới trong năm 2016 được thể hiện ở bảng 1 và hình 3.Từ năm 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2009, Trung Quốc luôn là quốc gia dẫn đầu về tổng công suất lắp đặt điện gió trên thế giới. Riêng năm 2016, công suất lắp đặt mới của Trung Quốc là 23.370MW, đưa tổng công suất lắp đặt lên 168. Đáng chú ý là trong năm 2016, Hà Lan và Thổ Nhĩ Kì tuy không nằm trong nhóm 10 nước đứng đầu về tổng công suất lắp đặt điện gió nhưng hai quốc gia lại tập trung đầu tư vào phát triển điện gió, với tổng công suất lắp đặt mới đứng thứ 5,6 trên thế giới. KHÁI QUÁT NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ Bước đầu tiên trong việc phát triển dự án năng lượng gió ở một khu vực cụ thể là đánh giá tiềm năng năng lượng gió, đòi hỏi thông tin về tốc độ gió của khu vực đó [6].

Trên toàn thế giới, một số phương pháp đã được áp dụng để ước tính tốc độ gió bao gồm các phương pháp dựa trên phân tích dữ liệu thống kê [15], mô hình dự báo sử dụng dữ liệu tốc độ gió của các trạm lân cận để ước lượng gió tốc độ của trạm đích [7], quét radar vi sóng ("scatterometer") bằng vệ tinh và mô hình mesoscale trong khí quyển kết hợp với Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) [27]. Việt Nam nằm trong khu vực gió mùa Đông Nam Á. Trong năm có hai mùa gió khác nhau về bản chất và có hướng thịnh hành trái chiều nhau. Vào thời kỳ lạnh các khối không khí có nguồn gốc từ Sibêri tràn xuống phía Nam, khi xâm nhập vào lãnh thổ nước ta gây ra gió mùa Đông Bắc với hướng gió thịnh hành bắc - đông bắc [18].Vào thời kỳ nóng, những khối không khí có nguồn gốc xích đạo từ phương nam thổi lên gây ra gió mùa Tây Nam với hướng gió thịnh hành là tây nam ở Nam Bộ và Nam Trung Bộ, sau khi vòng qua biển thổi tới Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ gió lệch sang hướng đông nam.

Căn cứ vào tần suất xâm nhập của hai hệ thống hoàn lưu này vào các thời gian trong năm, có thể phân chia ra gió mùa đông hay gió mùa Đông Bắc (từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau), gió mùa hạ hay gió mùa Tây Nam (từ tháng 5 đến tháng 9) [21]. Với cơ chế hoàn lưu đó, việc nghiên cứu về tiềm năng năng lượng gió nhằm cung cấp những thông tin thiết yếu cho các nhà đầu tư điện gió cũng như các nhà quy hoạch điện gió là vô cùng quan trọng. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong những năm qua, một số nghiên cứu đã được tiến hành để đánh giá tài nguyên năng lượng gió ở Việt Nam. Năm 2000, Ngân hàng Thế giới (WB) đã tiến hành nghiên cứu để xây dựng Bản đồ Tài nguyên Gió cho bốn quốc gia Đông Nam Á bao gồm Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam để hỗ trợ phát triển năng lượng gió cho khu vực [8].

Sử dụng mô hình mô phỏng MesoMap, nghiên cứu đã ước tính sơ bộ về tiềm năng năng lượng gió ở độ cao 65m so với mặt đất ở Việt Nam. Hơn 39% tổng diện tích đất của Việt Nam được ước tính có tốc độ gió trung bình năm cao hơn 6m/s (tốc độ gió phù hợp cho hoạt động của các tua-bin gió lớn) ở 65m, tương đương với công suất điện gió là 513,360MW. Tuy nhiên, tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam có thể bị đánh giá quá cao do mức độ không chắc chắn của mô hình, và thực tế địa hình khả thi để thi công [22]. Năm 2007, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá nguồn năng lượng gió cho phát triển điện gió [32].

Nghiên cứu tiến hành đo tốc độ gió ở độ cao 60m tại nhiều địa điểm nằm ở các tỉnh khác nhau của ba miền Việt Nam. Trong ba khu vực, bờ biển miền Trung được đánh giá là có tiềm năng năng lượng gió lớn nhất, tiếp theo là duyên hải Nam trung bộ. Tuy nhiên, tiềm năng chỉ là con số ước tính do quy mô của nghiên cứu chỉ tập trung vào một số địa điểm hạn chế. Theo nhóm nghiên cứu của Tạ Văn Đa và nnk (2007)[8,15] cho thấy: Ở mặt đất, tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam nhìn chung nhỏ.

Trên phần lớn lãnh thổ tổng năng lượng gió cả năm không vượt quá 200Kwh/m2. Chỉ trên các hải đảo, các vị trí nằm sát biển và trên các núi cao mới có tiềm năng khả quan. Ở các độ cao lớn, nhiều vùng trên lãnh thổ có tiềm năng rất phong phú. Chẳng hạn, tại độ cao 60m trên mặt đất, Bắc Bộ là vùng nghèo năng lượng thì nhiều nơi đã có tổng năng lượng năm lớn hơn 600Kwh/m2.

Giá trị hơn 1000Kwh/m2 năm có thể thấy trên khu vực tương đối rộng của Hoàng Liên Sơn, cao nguyên Mộc Châu, phần phía đông tỉnh Lạng Sơn kéo dài theo biên giới Quảng Ninh, duyên hải và phần đồng bằng kế tiếp của Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình,. Trên 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] bờ biển Bắc Bộ, nhiều nơi tổng năng lượng năm có thể đạt tới 1300Kwh/m2. Ở Trung Bộ, tổng năng lượng năm lớn hơn 900Kwh/m2 có trên dải bờ biển hẹp từ Nghệ An đến các tỉnh khu vực Bình Trị Thiên. Vùng Tây Nguyên có tiềm năng rất phong phú; giá trị tổng năng lượng năm lớn hơn 900Kwh/m2 phân bố trên khoảng nửa diện tích của khu vực này, nhiều nơi tổng năng lượng năm lớn hơn 1400Kwh/m2 như Buôn Ma Thuột, Đà Lạt, Đắc Nông, An Khê,.

đặc biệt vùng có tổng năng lượng năm lớn hơn 1300Kwh/m2 phía nam Tây Nguyên khá rộng lớn kéo dài tới bờ biển Nam Trung Bộ. Duyên hải Nam Bộ có tiềm năng phong phú. Dải duyên hải có tổng năng lượng năm lớn hơn 900Kwh/m2 tương đối rộng. Đặc biệt ở phía tây Nam Bộ, dải năng lượng này nằm khá sâu trong đất liền.

Tại nhiều vị trí ven biển, tổng năng lượng năm tới hơn 1500Kwh/m2. Trên các hải đảo phía đông lãnh thổ, tổng năng lượng năm khoảng 900  1000Kwh/m2 ở gần bờ, tăng lên khi xa bờ, tại Trường Sa là xấp xỉ 5000Kwh/m2 và Bạch Long Vĩ hơn 7000Kwh/m2. Trên các đảo phía nam lãnh thổ, tổng năng lượng năm chỉ 800  1200Kwh/m2[8,19]. Năm 2011, với sự hỗ trợ của WB, Bộ Công thương đã tiến hành một nghiên cứu [6,20] để cập nhật bản đồ Tài nguyên Gió Việt Nam trước đây ở độ cao 80m [9] bằng cách áp dụng một hệ thống mô hình MesoMap tiên tiến với độ phân giải không gian ngang 200m.

Kết quả nghiên cứu cho thấy bờ biển Nam Trung bộ, đặc biệt là các tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận có tiềm năng lớn nhất về tài nguyên gió (Hình 4), chủ yếu là do sự dịch chuyển gió mùa, nhất là vào mùa hè, xung quanh Đông Nam Á. Tốc độ gió trung bình ở độ cao 80m ở những khu vực này được dự báo đạt 6,5-7,5m/s.